專利名稱：用于相間變換單元的飽和控制單元以及用于電壓轉(zhuǎn)換器件的pwm控制設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于相間變換單元的飽和控制單元。此外，本發(fā)明涉及一種用于電壓轉(zhuǎn)換器件的PWM控制設(shè)備。
背景技術(shù)：
眾所周知，在發(fā)電中使用電壓轉(zhuǎn)換器件，以將輸出電壓提供給輸電網(wǎng)或者供給網(wǎng)絡(luò)。這種電壓轉(zhuǎn)換器件包括例如以彼此并聯(lián)電連接的方式布置的電壓轉(zhuǎn)換單元。電壓轉(zhuǎn)換單元電連接至多個(gè)相間變換單元，所述相間變換單元中的每一個(gè)都可以包括經(jīng)由磁芯構(gòu)件彼此磁耦合的初級(jí)線圈和次級(jí)線圈。為了控制電壓轉(zhuǎn)換單元的切換頻率或使電壓轉(zhuǎn)換單元的切換頻率彼此適應(yīng)，可以提供脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制設(shè)備，該P(yáng)WM控制設(shè)備輸出針對(duì)每一個(gè)電壓轉(zhuǎn)換單元的控制信號(hào)。此外，PWM控制設(shè)備可以用于平衡相間變換單元的磁化電流，以便允許電壓轉(zhuǎn)換器件的改進(jìn)操作。WO 2008/030919 A2公開了一種電壓轉(zhuǎn)換器件，其包括彼此并聯(lián)電連接的3個(gè)電壓轉(zhuǎn)換單元。每個(gè)電壓轉(zhuǎn)換單元電連接至3個(gè)相間變換單元中的不同的一個(gè)，其中，每個(gè)相間變換單元包括經(jīng)由磁芯構(gòu)件彼此磁耦合的初級(jí)線圈和次級(jí)線圈。為了實(shí)現(xiàn)由電壓轉(zhuǎn)換單元輸出的電壓的相移以及對(duì)相間變換單元的磁化電流的平衡，提供了 PWM控制設(shè)備，其使得電壓轉(zhuǎn)換單元之一能夠關(guān)于負(fù)載電流充當(dāng)其他兩個(gè)電壓轉(zhuǎn)換單元的主電壓轉(zhuǎn)換單元。去到兩個(gè)“從”電壓轉(zhuǎn)換單元的反饋控制信號(hào)基于通過(guò)“主”電壓轉(zhuǎn)換單元的電流與“從”電壓轉(zhuǎn)換單元中不同的一個(gè)的電流之間的差獲得的差電流。因此，提供了與主電壓轉(zhuǎn)換單元的電流相比對(duì)從電壓轉(zhuǎn)換單元的電流的平衡。US 4，802，079公開了一種用于電壓轉(zhuǎn)換器件的PWM控制設(shè)備。該電壓轉(zhuǎn)換器件包括彼此并聯(lián)電連接的2個(gè)電壓轉(zhuǎn)換單元；以及2個(gè)相間變換單元，其中的每個(gè)相間變換單元包括一個(gè)線圈。對(duì)由電壓轉(zhuǎn)換單元提供的電流求和并將其與總參考電流進(jìn)行比較。此外，減去由電壓轉(zhuǎn)換單元提供的電流，以便獲得差電流。在信號(hào)相加和信號(hào)相減的方面將和電流和差電流進(jìn)行組合，并且，在將信號(hào)反饋至電壓轉(zhuǎn)換單元之前將2個(gè)組合電流中的每一個(gè)與參考信號(hào)進(jìn)行比較。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于相間變換單元的飽和控制單元以及一種用于電壓轉(zhuǎn)換器件的脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制設(shè)備，其解決至少一個(gè)相間變換單元的磁化電流的波形修改。為了實(shí)現(xiàn)以上定義的目的，提供了一種用于相間變換單元的飽和控制單元以及一種用于電壓轉(zhuǎn)換器件的PWM控制設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性方面，提供了一種用于相間變換單元的飽和控制單元，其中，所述相間變換單元包括經(jīng)由磁芯構(gòu)件磁耦合的初級(jí)線圈和次級(jí)線圈，其中，所述飽和控制單元包括最小值檢測(cè)單元，用于檢測(cè)所述相間變換單元的磁化電流的最小值；最大值檢測(cè)單元，用于檢測(cè)所述磁化電流的最大值；飽和估計(jì)單元，用于估計(jì)所述磁化電流的偏移值；以及飽和控制信號(hào)生成單元，用于基于檢測(cè)到的最小值、檢測(cè)到的最大值和估計(jì)出的偏移值來(lái)生成用于所述相間變換單元的飽和控制信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明的另一示例性方面，提供了一種用于電壓轉(zhuǎn)換器件的PWM控制設(shè)備， 所述電壓轉(zhuǎn)換器件包括彼此并聯(lián)電連接的多個(gè)電壓轉(zhuǎn)換單元以及多個(gè)相間變換單元，其中，所述相間變換單元中的每一個(gè)包括經(jīng)由磁芯構(gòu)件磁耦合的初級(jí)線圈和次級(jí)線圈，其中， 所述相間變換單元中的每一個(gè)的初級(jí)線圈電連接至所述相間變換單元中的另一個(gè)的次級(jí)線圈，其中，所述設(shè)備包括至少一個(gè)磁化電流確定單元，其中，所述磁化電流確定單元中的每一個(gè)適于確定所述相間變換單元中不同的一個(gè)相間變換單元的磁化電流；以及至少一個(gè)飽和控制單元，其中，所述飽和控制單元中的每一個(gè)適于對(duì)所述磁化電流中不同的一個(gè)磁化電流進(jìn)行操作并適于輸出針對(duì)所述相間變換單元之一的飽和控制信號(hào)。所述相間變換單元的術(shù)語(yǔ)“磁化電流”可以表示以下電流該電流可以等于供應(yīng)給所述相間變換單元的初級(jí)線圈的電流與在所述相間變換單元的次級(jí)線圈中感應(yīng)的電流之間的差，其中，可以考慮這些電流的流動(dòng)方向。所述磁化電流的術(shù)語(yǔ)“波形”可以具體地表示所述相間變換單元的磁化電流的曲線形狀或直線形狀。具體地，所述磁化電流的術(shù)語(yǔ)“波形修改”可以具體地表示實(shí)際磁化電流曲線形狀相對(duì)于所述磁化電流的理想曲線形狀的偏差，并可以包括所述磁化電流的根據(jù)所述磁化電流的DC偏移值和/或所述磁化電流的高幅度尖峰或高振幅尖峰或高電流尖峰或高頻率尖峰的移位。波形修改還可以包括波形的可以處于或可以不處于零電流的電流振幅處的某個(gè)任意中心線之上的正和負(fù)部分的非對(duì)稱性。所述磁化電流的術(shù)語(yǔ)“偏移值”可以表示由所述磁化電流的DC偏移引起的所述磁化電流的偏移。這種DC偏移可能是從能夠由所述磁化電流和對(duì)所述相間變換單元的磁化確定的磁滯曲線的系統(tǒng)移位推導(dǎo)的。具體地，所述磁化電流的偏移可以由所述相間變換單元的磁芯構(gòu)件的飽和引起，其中，相間變換的初級(jí)線圈和次級(jí)線圈的磁通可能不相等。具體地，所述磁芯構(gòu)件的飽和可以導(dǎo)致所述相間變換單元的初級(jí)線圈和次級(jí)線圈之間的電流平衡的損失，使得所述磁化電流可以包括高幅度尖峰。術(shù)語(yǔ)“相間變換單元”可以具體地表示適于例如將電壓信號(hào)或電流信號(hào)從第一電平變換至第二電平的任何變換單元。具體地，第一電平可以是高電壓電平或高電流電平，并且第二電平可以是低電壓電平或低電流電平，其中，命名“第一”和“第二”能夠互相互換。 具體地，術(shù)語(yǔ)“相間變換單元”可以與術(shù)語(yǔ)“相間電抗器”、“橋間變換單元”和/或“橋間電抗器”相同地使用，其中，術(shù)語(yǔ)“相間”和“橋間”可能分別縮寫為“ IPT”和“ IBT”。具體地， 相間變換單元可以包括變換器。根據(jù)以上定義的本發(fā)明的示例性方面，可以提供一種用于電壓轉(zhuǎn)換器件的PWM控制設(shè)備，其中，所述PWM控制設(shè)備可以包括飽和控制單元，其可以解決對(duì)所述電壓轉(zhuǎn)換器件的相間變換單元的磁化電流的不期望波形修改。所述相間變換單元中的每一個(gè)可以包括經(jīng)由磁芯構(gòu)件(具體地經(jīng)由矩形鐵元件)彼此磁耦合的初級(jí)線圈和次級(jí)線圈，其中，所述相間變換單元的初級(jí)線圈和次級(jí)線圈布置在所述矩形鐵元件的相對(duì)支路上。所述電壓轉(zhuǎn)換器件可以包括所述相間變換單元的環(huán)形配置或循環(huán)級(jí)聯(lián)配置，其中，所述相間變換單元中的每一個(gè)的初級(jí)線圈可以電連接至所述相間變換單元中的另一個(gè)的次級(jí)線圈。為了解決對(duì)所述相間變換單元的磁化電流的波形修改，具體地，解決所述相間變換單元的磁化電流的偏移，可以提供飽和控制單元，其中每個(gè)飽和控制單元基于所述相間變換單元的磁化電流的檢測(cè)到的最小值、檢測(cè)到的最大值和估計(jì)出的偏移值來(lái)生成飽和控制信號(hào)。所述飽和控制單元可以適于輸出針對(duì)所述相間變換單元的飽和控制信號(hào)。具體地，一個(gè)磁化電流可以由一個(gè)相間變換單元生成，并且，該磁化電流可以被饋送至一個(gè)飽和控制單元。由所述一個(gè)飽和控制單元輸出的飽和控制信號(hào)可以用作所述飽和控制單元可對(duì)其磁化電流進(jìn)行操作的相間變換單元的反饋。具體地，在所述電壓轉(zhuǎn)換器件可以包括兩個(gè)電壓轉(zhuǎn)換單元和一個(gè)相間變換單元的情況下，所述PWM控制設(shè)備可以包括一個(gè)磁化電流確定單元和一個(gè)飽和控制單元。具體地，在所述電壓轉(zhuǎn)換器件可以包括多于兩個(gè)電壓轉(zhuǎn)換單元的情況下，則電壓轉(zhuǎn)換單元、相間變換單元、磁化電流確定單元和飽和控制單元的數(shù)目可以彼此相同。具體地，所述飽和控制信號(hào)生成單元可以適于對(duì)所述磁化電流的有符號(hào)的最小值和有符號(hào)的最大值進(jìn)行求和，并從求和后的最小和最大值減去所述磁化電流的估計(jì)出的偏移值。因此，可以識(shí)別對(duì)所述磁化電流的波形修改的測(cè)量。具體地，所述最小值檢測(cè)單元和所述最大值檢測(cè)單元可以適于在每個(gè)循環(huán)PWM時(shí)間周期內(nèi)確定所述磁化電流的最小值或谷和最大值或峰。所述飽和控制單元可以是物理單元，或者可以是由計(jì)算機(jī)提供的功能。具體地，可以提供一個(gè)實(shí)現(xiàn)所述PWM控制設(shè)備的所有飽和控制單元的功能的計(jì)算機(jī)。具體地，可以提供至少一個(gè)實(shí)現(xiàn)所述飽和控制單元中的至少一個(gè)的功能的計(jì)算機(jī)，其中，計(jì)算機(jī)的數(shù)目可以小于或者可以等于所述PWM控制設(shè)備的飽和控制單元的數(shù)目。因此，可以實(shí)現(xiàn)所述電壓轉(zhuǎn)換器件的改進(jìn)操作，其中，可以解決所述相間變換單元的飽和效應(yīng)，具體地，所述相間變換單元的磁芯構(gòu)件的飽和效應(yīng)。此外，并聯(lián)在一起的多個(gè)電壓轉(zhuǎn)換器件的交互可以示出改進(jìn)特性。接下來(lái)，將說(shuō)明用于相間變換單元的飽和控制單元的其他示例性實(shí)施例。然而，這些實(shí)施例也適用于用于電壓轉(zhuǎn)換器件的PWM控制設(shè)備。所述飽和估計(jì)單元可以包括用于輸出所述磁化電流的積分值的積分單元。具體地，所述積分單元可以適于在時(shí)間周期上對(duì)所述磁化電流進(jìn)行積分。具體地，時(shí)間周期可以由其中所述磁化電流的波形可以重復(fù)的循環(huán)時(shí)間跨度來(lái)確定。因此，可以獲得對(duì)所述磁化電流的(DC)偏移值的估計(jì)，這是由于不包括(DC)偏移值的磁化電流包括關(guān)于時(shí)間對(duì)稱的波形，其中，所述磁化電流的最小值和最大值在幅度上是相等的，具體地，其中最小值和最大值包括具有不同符號(hào)但相等數(shù)字的值。所述飽和估計(jì)單元可以包括用于關(guān)于循環(huán)時(shí)間周期的長(zhǎng)度歸一化所述積分值的歸一化單元。具體地，所述歸一化單元的值可以是固定的，從而可以對(duì)所述積分值應(yīng)用恒定歸一化因子，具體為與時(shí)間無(wú)關(guān)的歸一化因子。因此，可以獲得DC偏移值的平均值。所述飽和估計(jì)單元可以包括用于使歸一化后的積分值增益的增益單元。具體地， 使一個(gè)值增益可以包括將該值與另外的增益值或增益系數(shù)相乘；使用所述增益值來(lái)放大或衰減所述值或者針對(duì)所述值確定增益值并將該增益值應(yīng)用于所述值。具體地，所述增益單元可以適于將歸一化后的積分值乘以因子N，具體地乘以0與1之間的因子N。更具體地， 所述因子N可以等于1/2。具體地，所述增益單元的值可以是固定的，從而可以對(duì)歸一化后的積分值應(yīng)用恒定因子N，具體為與時(shí)間無(wú)關(guān)的因子N。所述增益單元可以被布置在飽和控制信號(hào)生成單元的上游。所述增益單元可以將所述積分值校正為所述磁化電流的(DC)偏移值的倍數(shù)。所述飽和控制單元還可以包括用于對(duì)所述飽和控制信號(hào)進(jìn)行采樣并輸出經(jīng)過(guò)采樣的飽和控制信號(hào)的采樣單元。在將所述磁化電流的檢測(cè)到的最小值、檢測(cè)到的最大值和估計(jì)出的偏移值進(jìn)行組合之后，可以對(duì)所獲得的飽和控制信號(hào)進(jìn)行采樣，從而可以將時(shí)間信息提供給至少一個(gè)相間變換單元。具體地，所述飽和控制單元的輸出(所獲得的飽和控制信號(hào))可以用于修改至少一個(gè)電壓轉(zhuǎn)換單元的輸出電壓，具體地，修改用于改變至少一個(gè)相間變換單元的操作條件的電壓轉(zhuǎn)換單元的輸出電壓。具體地，所述最小值檢測(cè)單元和所述最大值檢測(cè)單元可以適于通過(guò)分別確定所述磁化電流的局部或全局最小值和局部或全局最大值來(lái)檢測(cè)最小值和最大值。具體地，當(dāng)檢測(cè)到所述磁化電流的最小值和最大值時(shí)，可以將所述最小值檢測(cè)單元和所述最大值檢測(cè)單元設(shè)置為這些檢測(cè)到的值。所述最小值檢測(cè)單元可以適于被重置為最小重置值，并且，所述最大值檢測(cè)單元可以適于被重置為最大重置值。具體地，所述最小重置值和所述最大重置值可以彼此相同。 具體地，所述最小重置值和所述最大值可以根據(jù)對(duì)所述磁化電流的波形修改而彼此不同。 具體地，所述最小重置值和所述最大重置值可以就幅度而言彼此相同，其中，所述最小重置值和所述最大重置值可以包括不同符號(hào)但相等數(shù)字。具體地，所述最小重置值和所述最大重置值可以是接近于零的(一個(gè)或多個(gè))值，然而，所述最小重置值和所述最大重置值可以是與零不同的(一個(gè)或多個(gè))值。具體地，(一個(gè)或多個(gè))重置值可以被選擇，以便補(bǔ)償對(duì)檢測(cè)到的磁化電流的波形修改，具體地，檢測(cè)到的磁化電流的(DC)偏移值。具體地，根據(jù)對(duì)檢測(cè)到的磁化電流的波形修改，具體地檢測(cè)到的磁化電流的(DC)偏移值，所述最小重置值和 /或所述最大重置值可以是正的或負(fù)的。具體地，對(duì)所述最小值檢測(cè)單元和所述最大值檢測(cè)單元的重置可以是同時(shí)或連續(xù)執(zhí)行的。具體地，對(duì)所述最小值檢測(cè)單元和/或最大值檢測(cè)單元的重置可以是在輸出經(jīng)過(guò)采樣的飽和控制信號(hào)時(shí)執(zhí)行的。具體地，對(duì)所述最小值檢測(cè)單元和/或最大值檢測(cè)單元的重置可以是在生成飽和控制信號(hào)時(shí)執(zhí)行的。具體地，對(duì)所述最小值檢測(cè)單元的重置可以是在所述磁化電流可以包括最大值時(shí)(尤其在所述最大值檢測(cè)單元可以檢測(cè)到最大值時(shí))執(zhí)行的。具體地，對(duì)所述最大值檢測(cè)單元的重置可以是在所述磁化電流包括最小值(尤其在所述最小值檢測(cè)單元可以檢測(cè)到最小值時(shí))執(zhí)行的。具體地，所述最小值檢測(cè)單元和/或最大值檢測(cè)單元的重置次數(shù)可以與所述電壓轉(zhuǎn)換單元的切換頻率相符合。由于對(duì)所述最小值檢測(cè)單元和/或所述最大值檢測(cè)單元的重置，可以提供所述最小值檢測(cè)單元和/或所述最大值檢測(cè)單元的改進(jìn)的檢測(cè)能力，從而關(guān)于所述磁化電流的 (DC)偏移值改進(jìn)所述飽和控制信號(hào)的準(zhǔn)確度。具體地，所述最小值檢測(cè)單元可以適于被重置為正極值，所述正極值可以比曾經(jīng)預(yù)期的所述磁化電流的最正值大得多，并且，所述最大值檢測(cè)單元可以適于被重置為負(fù)極值，所述負(fù)極值比曾經(jīng)預(yù)期的所述磁化電流的最負(fù)值小得多。具體地，所述積分單元可以適于在輸出積分值之后被重置為積分重置值，具體地為零。具體地，對(duì)所述積分單元的重置時(shí)間上可以是以周期執(zhí)行的，具體地，與所述電壓轉(zhuǎn)換單元的切換頻率相關(guān)地執(zhí)行。因此，可以防止對(duì)下一積分值的不期望的錯(cuò)誤積分，其中， 在生成另一積分值之前，可以消除或刪除輸出的積分值或者將輸出的積分值重置為積分重置值。所述飽和控制單元可以包括另一增益單元，用于使被輸入到所述另一增益單元的輸入信號(hào)增益。具體地，使一個(gè)值增益可以包括將值與另一增益值或增益系數(shù)相乘；使用增益值來(lái)放大或衰減所述值或者針對(duì)所述值確定增益值并將該增益值應(yīng)用于所述值。所述另一增益單元可以被布置在所述采樣單元的上游或下游，從而分別使飽和控制信號(hào)或經(jīng)過(guò)采樣的飽和控制信號(hào)增益。所述增益單元可以適于使用固定增益值(具體為與時(shí)間無(wú)關(guān)的增益值)來(lái)使其輸入信號(hào)增益。所述增益單元可以適于使用可變?cè)鲆嬷?具體為可相應(yīng)地調(diào)整的與時(shí)間有關(guān)的增益值)來(lái)使其輸入信號(hào)增益?？梢蕴峁┯糜谄交龃呕娏鞯钠交瑔卧?，以便解決被疊加在所述磁化電流上的背景噪聲。具體地，背景噪聲可以向與時(shí)間有關(guān)的磁化電流的磁化電流值添加移位，使得所述與時(shí)間有關(guān)的磁化電流的波形可以偏離所述磁化電流的“平滑”或理想波形。具體地， 所述平滑單元可以是所述最小值檢測(cè)單元、所述最大值檢測(cè)單元和/或所述積分單元的一部分，或者可以是被布置在所述最小值檢測(cè)單元、所述最大值檢測(cè)單元和/或所述積分單元的上游的至少一個(gè)無(wú)關(guān)單元。具體地，對(duì)所述磁化電流進(jìn)行平滑可以包括沿N個(gè)樣本的移動(dòng)窗口進(jìn)行移動(dòng)窗口平均，具體地，在時(shí)間窗口內(nèi)對(duì)所述磁化電流求平均。樣本可以是磁化電流值。所述窗口的長(zhǎng)度可以包括其中可應(yīng)用平滑操作的時(shí)間間隔的長(zhǎng)度。窗口長(zhǎng)度可以根據(jù)所述磁化電流的波形在不同平滑操作期間變化。具體地，對(duì)所述磁化電流求平均可以包括在所述時(shí)間間隔內(nèi)對(duì)磁化電流值進(jìn)行求和；以及關(guān)于求和后的磁化電流值的數(shù)目，歸一化求和后的磁化電流值。具體地，對(duì)所述磁化電流進(jìn)行平滑可以包括在時(shí)間間隔上對(duì)所述磁化電流進(jìn)行積分；以及針對(duì)所述時(shí)間間隔內(nèi)的樣本或磁化電流值的數(shù)目以及所述時(shí)間間隔的長(zhǎng)度，歸一化積分后的磁化電流；其中，具體地，積分限可以是零以及等于所述時(shí)間間隔中的磁化電流值的數(shù)目乘以所述時(shí)間間隔的長(zhǎng)度。接下來(lái)，將說(shuō)明用于電壓轉(zhuǎn)換器件的PWM控制設(shè)備的其他示例性實(shí)施例。然而，這些實(shí)施例也適用于用于相間變換單元的飽和控制單元。可以針對(duì)所述相間變換單元之一提供一個(gè)磁化電流確定單元，從而允許補(bǔ)償所述電壓轉(zhuǎn)換器件的相間變換單元中的每一個(gè)的飽和效應(yīng)。所述磁化電流確定單元中的每一個(gè)可以適于確定所述電壓轉(zhuǎn)換單元中的一個(gè)的電流與所述電壓轉(zhuǎn)換單元中的另一個(gè)的電流之間的差電流，其中，所述飽和控制單元中的每一個(gè)可以適于輸出針對(duì)所述電壓轉(zhuǎn)換單元中的一個(gè)和所述電壓轉(zhuǎn)換單元中的另一個(gè)的飽和控制信號(hào)。具體地，可以彼此相同地設(shè)計(jì)所述相間變換單元，其中，所述相間變換單元的初級(jí)線圈和次級(jí)線圈的特性(具體為繞組的數(shù)目和材料)可以彼此相同。因此，在所述初級(jí)線圈和所述次級(jí)線圈中感應(yīng)的電流的幅度可以彼此相同，這是由于所述初級(jí)線圈和所述次級(jí)線圈中的感應(yīng)損耗可以彼此相同。因此，相間變換單元的磁化電流可以對(duì)應(yīng)于作為由所述電壓轉(zhuǎn)換單元中的一個(gè)輸出的電流與由所述電壓轉(zhuǎn)換單元中的另一個(gè)輸出的電流之間的差而獲得的差電流。此外，用于所述相間變換單元的飽和控制信號(hào)可以用于控制所述電壓轉(zhuǎn)換單元，從而可以通過(guò)由所述電壓轉(zhuǎn)換單元調(diào)解所述相間變換單元的飽和控制來(lái)實(shí)現(xiàn)所述相間變換單元的飽和控制。具體地，由一個(gè)飽和控制單元輸出的飽和控制信號(hào)可以用作對(duì)驅(qū)動(dòng)所述飽和控制單元可對(duì)其磁化電流進(jìn)行操作的一個(gè)相間變換單元的兩個(gè)電壓轉(zhuǎn)換單元的反饋。所述PWM控制設(shè)備還可以包括信號(hào)組合單元，其中，所述信號(hào)組合單元中的每一個(gè)可以適于將所述飽和控制單元中的一個(gè)的飽和控制信號(hào)與所述飽和控制單元中的另一個(gè)的飽和控制信號(hào)進(jìn)行組合，并可以適于輸出針對(duì)所述相間變換單元(例如，針對(duì)驅(qū)動(dòng)所述相間變換單元的電壓轉(zhuǎn)換單元之一)的組合信號(hào)(例如，作為反饋)。由于所述相間變換單元的環(huán)形配置或循環(huán)級(jí)聯(lián)配置，因此可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)相間變換單元的電流相關(guān)，所述兩個(gè)相間變換單元的初級(jí)線圈可以分別電連接至所述電壓轉(zhuǎn)換器件中的一個(gè)和所述電壓轉(zhuǎn)換器件中的另一個(gè)。所述飽和控制單元中的一個(gè)的飽和控制信號(hào)與所述飽和控制單元中的另一個(gè)的飽和控制單元的信號(hào)組合可以包括信號(hào)相減。通過(guò)利用信號(hào)相減將兩個(gè)不同飽和控制單元的兩個(gè)飽和控制信號(hào)進(jìn)行組合，可以在所述兩個(gè)相間變換單元之間提供電流或負(fù)載平衡， 所述兩個(gè)相間變換單元的磁化電流可以用作所述飽和控制單元的操作的基礎(chǔ)。具體地，可以關(guān)于所述兩個(gè)相間變換單元的磁化電流的差重新調(diào)整這兩個(gè)相間變換單元的負(fù)載。具體地，可以提供所述組合單元的環(huán)形配置，這是由于所述組合單元中的每一個(gè)可以適于對(duì)所述飽和控制單元中的一個(gè)的飽和控制信號(hào)和所述飽和控制單元中的另一個(gè)的飽和控制信號(hào)進(jìn)行操作。所述PWM控制設(shè)備還可以包括比較單元，其中，所述比較單元中的每一個(gè)都可以適于將參考信號(hào)與所述組合信號(hào)中不同的一個(gè)進(jìn)行比較，并輸出針對(duì)所述相間變換單元之一的比較信號(hào)，具體地，針對(duì)所述電壓轉(zhuǎn)換單元中的一個(gè)和所述電壓轉(zhuǎn)換單元中的另一個(gè)的比較信號(hào)。因此，提供了對(duì)所述電壓轉(zhuǎn)換器件的PWM控制或適配或重新調(diào)整，其中，所述相間變換單元的飽和的補(bǔ)償或抵消可以是PWM控制的一部分。參考信號(hào)可以由至少一個(gè)載波生成單元提供。具體地，可以針對(duì)一個(gè)比較單元提供一個(gè)載波生成單元?？梢詫?shí)現(xiàn)針對(duì)所述電壓轉(zhuǎn)換單元中的一個(gè)和所述電壓轉(zhuǎn)換單元中的另一個(gè)的比較信號(hào)饋送，其中，可以將所述比較信號(hào)分割為彼此相移的兩部分。具體地，可以在兩個(gè)分割的信號(hào)路徑之一中提供相移元件。具體地，電壓轉(zhuǎn)換單元的數(shù)目、相間變換單元的數(shù)目、磁化電流確定單元的數(shù)目、 飽和控制單元的數(shù)目、組合單元的數(shù)目、比較單元的數(shù)目、載波生成單元的數(shù)目和相移元件的數(shù)目可以彼此相同。所述PWM控制設(shè)備還可以包括幅度總負(fù)載電流控制單元，其可以適于對(duì)幅度總負(fù)載電流進(jìn)行操作并可以適于向所述組合單元中的每一個(gè)輸出幅度總負(fù)載電流控制信號(hào) (例如，根據(jù)作為dc鏈路電壓或輸出電壓的百分比的調(diào)制級(jí)別來(lái)確定尺度的信號(hào))。具體地， 由所述組合單元執(zhí)行的信號(hào)組合可以包括將所述幅度總負(fù)載電流控制信號(hào)(具體地，電壓信號(hào))加到所述飽和控制單元中的一個(gè)的飽和控制信號(hào)與所述飽和控制單元中的另一個(gè)的飽和控制信號(hào)之間的差。因此，可以提供對(duì)所述相間變換單元中的每一個(gè)的總負(fù)載電流的絕對(duì)值或幅度的重新調(diào)整，其中，可以實(shí)現(xiàn)所述相間變換單元的磁化電流相對(duì)于總負(fù)載電流的相關(guān)(具體地，平衡)。所述PWM控制設(shè)備還可以包括總負(fù)載電流確定單元，其可以適于基于所述電壓轉(zhuǎn)換單元的負(fù)載電流來(lái)確定總負(fù)載電流，并可以適于輸出總負(fù)載電流；以及幅度總負(fù)載電流確定單元，其可以適于確定參考總負(fù)載電流與所述總負(fù)載電流之間的差，并可以適于輸出所述幅度總負(fù)載電流。參考總負(fù)載電流可以是負(fù)載電流的設(shè)置點(diǎn)，具體地，隨時(shí)間恒定的電流值，使得可以實(shí)現(xiàn)對(duì)所述總負(fù)載電流的絕對(duì)值或幅度的重新調(diào)整。具體地，可以實(shí)現(xiàn)所述電壓轉(zhuǎn)換單元的電流彼此的控制或適配或重新調(diào)整。具體地，所述總負(fù)載電流確定單元可以適于基于各個(gè)電壓轉(zhuǎn)換單元的負(fù)載電流來(lái)確定所述總負(fù)載電流。具體地，所述總負(fù)載電流可以是所述電壓轉(zhuǎn)換單元的負(fù)載電流的和。 具體地，電壓轉(zhuǎn)換單元的負(fù)載電流可以與由所述電壓轉(zhuǎn)換單元輸出的電流相同。具體地，所述幅度總負(fù)載電流確定單元可以是幅度總負(fù)載電流誤差確定單元，其可以適于確定所述總負(fù)載電流相對(duì)于所述參考總負(fù)載電流的誤差，并可以適于輸出幅度總負(fù)載電流誤差。具體地，幅度總負(fù)載電流誤差可以與所述幅度總負(fù)載電流相同。根據(jù)本發(fā)明的另一示例性方面，橋間變換器(IBT)可以用于首先在不增大各個(gè)電壓轉(zhuǎn)換單元的實(shí)際切換頻率的情況下實(shí)現(xiàn)多個(gè)并聯(lián)逆變器的有效切換頻率的增大，并且其次實(shí)現(xiàn)所述多個(gè)并聯(lián)逆變器的輸出電流的平衡，以確保逆變器之間的均等負(fù)載分布。通過(guò)各個(gè)逆變器相位的諧波輸出的適合相移，在(被連接到負(fù)載的)公共節(jié)點(diǎn)處看到的結(jié)果所得諧波頻率可以至少?zèng)]有每個(gè)逆變器的切換頻率的一次諧波分量。以每個(gè)均具有大約2. 5 kHz切換頻率的四個(gè)逆變器模塊為例，其中從彼此適合地相移且在具有IBT的陣列中連接在一起的各個(gè)PWM信號(hào)可以得到輸出節(jié)點(diǎn)處與大約10 kHz相關(guān)的諧波，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)公共節(jié)點(diǎn)處的大約2. 5、大約5和大約7. 5 kHz相關(guān)諧波的消除。具體地，可以經(jīng)由橋間變換器來(lái)耦合四個(gè)逆變器半橋，以形成一個(gè)或單個(gè)完整網(wǎng)絡(luò)相位?？梢詫?shí)現(xiàn)用于從IBT鐵芯中的磁通移除DC分量的方法/算法，從而以這種方式來(lái)避免該芯的硬飽和。硬飽和可以破壞電流平衡以及于是負(fù)載分布，并且因此可能是不期望的。該芯的飽和還可以導(dǎo)致在公共節(jié)點(diǎn)處存在逆變器諧波(大約2. 5 kHz、大約5kHz、大約 7. 5 kHz)的低階諧波分量。本發(fā)明所提出的示例性方面的目的可以是消除使IBT的鐵芯飽和的風(fēng)險(xiǎn)。如果 IBT芯中的磁通密度超過(guò)飽和界限，則可以通過(guò)例如強(qiáng)制磁通中的較大DC偏移來(lái)發(fā)生飽和。在現(xiàn)實(shí)世界系統(tǒng)中，電流測(cè)量設(shè)備中的容限可以促成足夠的誤差以使該情況發(fā)生，這是由于容限(偏移)可能正是通過(guò)控制系統(tǒng)、以及甚至通過(guò)加強(qiáng)最初輕的飽和度來(lái)承載的。因此，從測(cè)量到的磁化電流移除DC分量可能變得重要。在沒(méi)有飽和的操作中，磁化電流(im)斜率可以是完美斜坡形狀的(恒定斜率)。但是，當(dāng)可以發(fā)生飽和時(shí)，電流斜率可以開始增多地在磁化電流中引入高振幅尖峰?？梢允褂秒姰?dāng)量來(lái)描述IBT和對(duì)應(yīng)的電壓以及磁化電流波形。根據(jù)本發(fā)明的本示例性方面，可以提供一種磁飽和控制方案，其本身可以是負(fù)責(zé)同時(shí)控制負(fù)載電流和磁化電流二者的總體電流控制系統(tǒng)的一部分。該系統(tǒng)可以是在環(huán)形配置中配置的并可以應(yīng)用于任意數(shù)目的從2個(gè)以及以上的并聯(lián)逆變器。在下文中，可以描述兩個(gè)并聯(lián)逆變器的完整控制系統(tǒng)，以說(shuō)明類似地用于四個(gè)并聯(lián)逆變器的基本操作。這里，環(huán)形配置可以是明顯的。
負(fù)載電流控制器可以暴露于實(shí)際負(fù)載電流(所有逆變器輸出電流之和)與總負(fù)載電流參考值之間的差?？梢砸韵嗟鹊臉O性將來(lái)自該控制器的輸出信號(hào)前饋至每個(gè)比較器塊。飽和控制單元可以暴露于兩個(gè)相鄰逆變器輸出電流之間的差，因?yàn)檫@可以等于磁化電流im。然后，可以從上部逆變器負(fù)載電流控制信號(hào)減去來(lái)自各個(gè)控制器的輸出信號(hào)，并將來(lái)自各個(gè)控制器的輸出信號(hào)加到下部逆變器負(fù)載電流控制信號(hào)。因此，如果上部逆變器比下部逆變器承載更高的負(fù)載電流，則可以生成正控制信號(hào)，并且可以從上部逆變器控制信號(hào)減去該正控制信號(hào)以補(bǔ)償下部逆變器的電流差，并且反之亦然。如果不存在峰值中的差，則可以不應(yīng)用補(bǔ)償。根據(jù)本發(fā)明的本示例性方面，飽和控制可以由飽和控制單元在每個(gè)PWM子循環(huán)期間在四個(gè)事件中執(zhí)行?？梢允褂靡韵率录谝唬瑢?duì)磁化電流的峰值和谷值進(jìn)行檢測(cè)并求和；第二，估計(jì)磁化電流DC分量；第三，基于峰值和谷值以及DC分量來(lái)計(jì)算控制信號(hào)；以及第四，對(duì)結(jié)果所得的控制信號(hào)進(jìn)行采樣和保持。電流DC分量可以等于每個(gè)PWM循環(huán)期間的平均值電流，并且，這可以通過(guò)在一個(gè) PWM周期上進(jìn)行積分并除以周期時(shí)間而獲得。在移除DC分量之后，信號(hào)可以僅包含測(cè)量信號(hào)的AC部分?？梢栽谝瞥鼶C分量期間保留由于飽和而引起的電流尖峰，這對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的示例性方面的方法和/或器件來(lái)說(shuō)可能是重要的，這是由于控制可能僅對(duì)磁飽和敏感。根據(jù)磁化電流信號(hào)，可以在每個(gè)整個(gè)PWM周期內(nèi)記錄峰和谷。在不存在飽和時(shí)，峰和谷可以具有相同幅度，這是由于可以移除DC分量并且然后電流可以處于平衡。因此，當(dāng)可以對(duì)峰值和谷值進(jìn)行求和時(shí)，結(jié)果可以是零并且可以不執(zhí)行控制動(dòng)作。在可以存在飽和的另一種情況下，峰和谷絕對(duì)值可以不相等，這是由于在飽和的半個(gè)循環(huán)中斜率增大。當(dāng)可以對(duì)峰值和谷值進(jìn)行求和時(shí)，結(jié)果可以變?yōu)榉橇悴⑶铱梢詧?zhí)行控制動(dòng)作?？刂菩盘?hào)的極性可以始終遵循飽和電流尖峰的極性，并且因此始終提供關(guān)于可能必須在哪一側(cè)應(yīng)用控制動(dòng)作的獨(dú)特且充分的信息，以再次控制和平衡磁化電流。與飽和相關(guān)控制的一個(gè)顯著優(yōu)勢(shì)可以是IBT可以被設(shè)計(jì)為永久地在飽和邊緣處進(jìn)行操作，并且因此允許對(duì)IBT芯材料的完整利用，這是由于可能不需要用于抵消DC分量的大凈空(head room)。事實(shí)上，如果提供了大凈空，則在將認(rèn)識(shí)到該情況的該控制系統(tǒng)中可能不存在操作，并且可以使用凈空，并且磁化電流以及因此磁通可以僅在正或負(fù)飽和的邊緣上找到穩(wěn)態(tài)條件?？梢匀缦旅枋鲞\(yùn)行最小值/最大值磁化電流檢測(cè)器該運(yùn)行最小值/最大值檢測(cè)器可以被利用來(lái)在每個(gè)PWM周期期間捕獲磁化電流的峰和谷。對(duì)于兩并聯(lián)逆變器方案，峰和谷可以始終出現(xiàn)在固定時(shí)間處。因此，在這種情況下，固定采樣時(shí)間可能足以捕捉峰和谷，并且這可以直接根據(jù)逆變器PWM模式而確定。但是，對(duì)于具有三個(gè)或更多個(gè)具有相位位移載波的并聯(lián)逆變器的情況，則由于飽和，峰和谷可能不出現(xiàn)在固定時(shí)刻處，而是可以根據(jù)飽和可以多么嚴(yán)重而隨時(shí)間移動(dòng)。因此，可以使用運(yùn)行檢測(cè)器來(lái)取代固定時(shí)間采樣。隨著時(shí)間段可能已經(jīng)過(guò)去，在可以預(yù)期各個(gè)峰和谷出現(xiàn)的地方以及在可以生成控制信號(hào)之后，可以將檢測(cè)器重置為適當(dāng)值。在其中峰和谷可以出現(xiàn)在零的每一側(cè)的正常條這里，N可以是窗口內(nèi)的樣本數(shù)目，并且Ts可以是樣本周期。作為額定切換頻率(PWM頻率)為大約2. 5 kHz的方案的一個(gè)可能實(shí)施例，大約10 μ s至大約20 μ s的平均窗口周期于是可以是適當(dāng)?shù)脑O(shè)置。根據(jù)本發(fā)明的示例性方面，可以提供以下內(nèi)容可以通過(guò)從測(cè)量到的磁化電流移除DC偏移并僅集中于磁化電流的可承載與飽和相關(guān)的信息的峰值和谷值來(lái)減小由測(cè)量設(shè)備中的容限引入且歸因于uP/FPGA等中的量化信號(hào)路徑的最終DC或LF (低頻)偏移的影響。根據(jù)本發(fā)明的示例性方面的方法和/或器件可以對(duì)飽和敏感一僅在峰值和谷值的絕對(duì)值可能存在差的情況下應(yīng)用補(bǔ)償。如果未測(cè)量到飽和，則不執(zhí)行補(bǔ)償動(dòng)作。作為結(jié)論，可以描述一種用于在多個(gè)并聯(lián)的逆變器系統(tǒng)中的橋間變換器中從磁化電流移除DC分量的控制方案。該方案可以是模塊化的并可以適用于由IBT耦合在一起的任意數(shù)目的并聯(lián)逆變器。該方案可以通過(guò)以下操作來(lái)工作在可以移除DC分量之后將測(cè)量到的磁化電流中的峰值和谷值進(jìn)行比較。該方案可以是飽和敏感的一當(dāng)可能不發(fā)生飽和時(shí)，這可能意味著零控制信號(hào)并且可以不應(yīng)用補(bǔ)償。峰值和谷值可以由最小值和最大值檢測(cè)器檢測(cè)。通過(guò)重置這些檢測(cè)器，可以考慮在電流中具有高DC分量的后果?？梢酝ㄟ^(guò)沿N 個(gè)樣本的移動(dòng)窗口應(yīng)用移動(dòng)窗口平均來(lái)采取用于解決測(cè)量電流中的背景噪聲的手段。


根據(jù)下文描述的實(shí)施例的示例，本發(fā)明的以上定義的方面和其他方面變得顯而易見(jiàn)，并且參照實(shí)施例的示例來(lái)說(shuō)明這些方面。在下文中將參照實(shí)施例的示例來(lái)更詳細(xì)描述本發(fā)明，但本發(fā)明不限于這些實(shí)施例的示例。圖1圖示了電壓轉(zhuǎn)換器件。圖2圖示了圖1中的電壓轉(zhuǎn)換器件的相間變換單元的電當(dāng)量。
件下，重置值可以被足夠選擇為零。在其中由于較大電流DC或LF分量而使得峰和谷二者可能均為正的情形下，重置為零可能是不夠的。在此處，來(lái)自重置的零值可以被視為全局最小值。由于可能未檢測(cè)到實(shí)際谷值，因此可能生成錯(cuò)誤的控制信號(hào)。為了確保正確的檢測(cè)，可以以甚至在預(yù)期最壞情況的情形下可能足夠的極性和值應(yīng)用重置值。該重置值可以被設(shè)置為正常條件峰值和谷值的相反極性以及被設(shè)置為高的值?？梢悦枋鰪挠性霚y(cè)量提取峰值和谷值如下
磁化電流波形可以是不包含任何背景噪聲的所有理想波形。根據(jù)物理布局和測(cè)量設(shè)備噪聲免疫，現(xiàn)實(shí)世界電流測(cè)量波形可以包含給定量的噪聲。在根據(jù)本發(fā)明的示例性方面的控制方案中，單個(gè)樣本值可能要由最小值和最大值檢測(cè)器檢測(cè)，使得其易受背景噪聲影響，這是由于特定樣本可能顯著偏離實(shí)際值，從而導(dǎo)致錯(cuò)誤的校正。為了抵消對(duì)背景噪聲的敏感度，可以將移動(dòng)平均應(yīng)用于從測(cè)量設(shè)備測(cè)量的信號(hào)。移動(dòng)平均關(guān)系可以由下式描述
圖3A圖示了在圖1中的相間變換單元的初級(jí)線圈上施加的電壓的時(shí)間相關(guān)性。圖;3B圖示了在圖1中的相間變換單元的次級(jí)線圈上施加的電壓的時(shí)間相關(guān)性。圖3C圖示了在相間變換單元的磁芯構(gòu)件的非飽和以及飽和狀態(tài)下圖1中的相間變換單元的磁化電流的時(shí)間相關(guān)性。圖4圖示了用于電壓轉(zhuǎn)換器件的根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的PWM控制設(shè)備。圖5圖示了用于圖1中的電壓轉(zhuǎn)換器件的根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的另一 PWM 控制設(shè)備。圖6圖示了圖5中的PWM控制設(shè)備的飽和控制器件。圖7A圖示了圖1中的相間變換單元的具有高電流尖峰的磁化電流的時(shí)間相關(guān)性。圖7B圖示了圖6中的飽和控制單元的積分單元的操作。圖7C圖示了圖6中的飽和控制單元的飽和控制信號(hào)生成單元的輸出信號(hào)的時(shí)間相關(guān)性。圖7D圖示了用于圖1中的相間變換單元的飽和控制信號(hào)的時(shí)間相關(guān)性。圖8A圖示了用于將磁化電流重置為零值的方案。圖8B圖示了用于將磁化電流重置為非零值的方案。圖9圖示了對(duì)磁化電流的平滑操作。附圖中的圖示是示意性的。在不同附圖中，相似或相同的元件提供具有相同參考標(biāo)記。
具體實(shí)施例方式參照?qǐng)D1，示出了在發(fā)電中使用的用于輸出單個(gè)相位電壓信號(hào)的電壓轉(zhuǎn)換器件 100。電壓轉(zhuǎn)換器件100包括彼此并聯(lián)電通信的4個(gè)電壓轉(zhuǎn)換單元lOh-d。電壓轉(zhuǎn)換單元 102a-d中的每一個(gè)包括切換元件l(Ma-d、106a-d。電壓轉(zhuǎn)換單元10加-(1中的每一個(gè)的輸出108a_d電連接至4個(gè)相間變換單元llOa-d中不同的一個(gè)。相間變換單元110a_d中的每一個(gè)包括由磁芯構(gòu)件lHa-d彼此磁耦合的初級(jí)線圈llh-d和次級(jí)線圈113a-d。相間變換單元llOa-d的初級(jí)線圈lUa-d和次級(jí)線圈113a_d彼此相同。相間變換單元110a_d以循環(huán)級(jí)聯(lián)或環(huán)形配置布置并適于輸出變換后的電壓信號(hào)。相間變換單元llOa-d中的每一個(gè)的初級(jí)線圈lUa-d電連接至相間變換單元llOa-d中的另一個(gè)的次級(jí)線圈113a_d。相間變換單元llOa-d中的每一個(gè)的次級(jí)線圈113a-d電連接至公共輸出115。經(jīng)由電感118和開關(guān)120將由公共輸出115輸出的輸出電壓傳送至負(fù)載116。圖2示出了圖1中的相間變換單元IlOa的電當(dāng)量。將輸入電壓V1施加至相間變換單元IlOa的初級(jí)線圈11 在相間變換單元IlOa 的初級(jí)線圈11 中感應(yīng)出輸入電流ii。如圖3A所示，所施加的電壓V1包括脈沖長(zhǎng)度為Tsw 的占空比。在相間變換單元IlOa的次級(jí)線圈113a上施加電壓V2。所施加的電壓V2的占空比相對(duì)于輸入電壓V1的占空比在時(shí)間上位移了時(shí)間跨度Φ (圖;3Β)。從而，在磁化電感Lm 中感應(yīng)磁化電流im。生成等于有符號(hào)電流I1和有符號(hào)電流i2之和的磁化電流、，即，iffl = I1 + i2，其中“和12包括不同符號(hào)。在相間變換單元IlOa的操作中，對(duì)磁芯構(gòu)件IHa進(jìn)行磁化，其中，在磁芯構(gòu)件中感應(yīng)磁通密度，其中，磁通密度示出了磁滯。在圖3C中被指示為曲線306的磁化電流、是關(guān)于其半個(gè)循環(huán)時(shí)間周期對(duì)稱成形的。磁化電流306的波形在時(shí)間上于循環(huán)時(shí)間周期中重復(fù)，并示出了完美斜坡形狀的斜率。通過(guò)在磁化電流310的波形中強(qiáng)制DC偏移值308 (圖3C)，磁芯構(gòu)件114a可以達(dá)到飽和狀態(tài)。此外，磁化電流310包括由鐵芯的磁滯而產(chǎn)生的高幅度尖峰312。為了補(bǔ)償歸因于DC偏移值308而改變的磁化電流310的波形，提供了一種PWM控制設(shè)備。參照?qǐng)D4，示出了用于電壓轉(zhuǎn)換器件的脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制設(shè)備400。該電壓轉(zhuǎn)換器件是以與圖1中的電壓轉(zhuǎn)換器件相同的方式設(shè)計(jì)的，然而包括僅2個(gè)電壓轉(zhuǎn)換單元和僅1個(gè)相間變換單元。也有可能使用2個(gè)相間變換單元。PWM控制設(shè)備400包括總負(fù)載電流確定單元402，即相加單元，其適于將由2個(gè)電壓轉(zhuǎn)換單元的輸出108a、108b輸出的電流ia、ib相加并輸出總負(fù)載電流it。t。此外，設(shè)備 400包括磁化電流確定單元404，其適于確定由輸出108a、b提供的電流ia、ib的差電流 idiff(ab)ο該差電流idiff(ab)與相間變換單元的磁化電流相同。幅度總負(fù)載電流誤差檢測(cè)單元406電連接至總負(fù)載電流確定單元402，并適于從參考總負(fù)載電流減去總負(fù)載電流it。t。幅度總負(fù)載電流控制單元408電連接至幅度總負(fù)載電流誤差確定單元406，并適于輸出幅度總負(fù)載電流控制信號(hào)。飽和控制單元410電連接至磁化電流檢測(cè)單元404，并適于輸出飽和控制信號(hào)。組合單元41h、b電連接至幅度總負(fù)載電流控制單元408和飽和控制單元410，并適于將幅度總負(fù)載電流控制信號(hào)和飽和控制信號(hào)進(jìn)行組合并且輸出組合信號(hào)。具體地，組合單元41 適于從幅度總負(fù)載電流控制信號(hào)減去飽和控制信號(hào)。組合單元412b適于將飽和控制信號(hào)和幅度總負(fù)載電流控制信號(hào)相加，以便在發(fā)生不平衡時(shí)平衡磁化電流。提供了載波生成單元416a、b，并且該載波生成單元416a、b適于輸出要被饋送至比較單元418a、b的載波信號(hào)或參考信號(hào)。比較單元418a、b也電連接至組合單元412a、b。 比較單元418a、b適于將載波信號(hào)與由組合單元41h、b分別提供給彼此的組合信號(hào)進(jìn)行比較，并將比較信號(hào)輸出至電壓轉(zhuǎn)換單元10h、b。此外，將電壓轉(zhuǎn)換單元10h、b中的每一個(gè)的比較信號(hào)分割為2個(gè)部分，其中，針對(duì)電壓轉(zhuǎn)換單元102a、b中的每一個(gè)在2個(gè)信號(hào)路徑之一中提供相移元件420a、b，使得開關(guān)l(Ma、b的相位相對(duì)于開關(guān)106a、b的相位移位。在設(shè)備400的操作中，磁化電流由磁化電流檢測(cè)單元404生成。將所生成的磁化電流饋送至生成飽和控制信號(hào)的飽和控制單元410，其中將所述飽和控制信號(hào)饋送至組合單元 412a、b?？傌?fù)載電流it。t由總負(fù)載電流確定單元402生成，其中，對(duì)由輸出108a、b輸出的電流ia、ib求和。將總負(fù)載電流it。t饋送至幅度總負(fù)載電流誤差確定單元406，從而生成負(fù)載電流誤差。將幅度總負(fù)載電流誤差饋送至幅度總負(fù)載電流控制單元408，該幅度總負(fù)載電流控制單元408生成幅度總負(fù)載電流控制信號(hào)。將幅度總負(fù)載電流控制信號(hào)饋送至組合單元 412a、b0將由組合單元412a、b提供的組合信號(hào)饋送至比較單元418a、b，并將這些組合信號(hào)與由載波生成單元416a、b提供的載波信號(hào)進(jìn)行比較。將由比較單元418a、b提供的比較信號(hào)饋送至電壓轉(zhuǎn)換單元l(^a、b的開關(guān)l(Ma、b、106a、b。圖5示出了用于圖1中的電壓轉(zhuǎn)換器件100的PWM控制設(shè)備500。
設(shè)備500是設(shè)備400的擴(kuò)展。設(shè)備500包括相等數(shù)目的磁化電流確定單元4(Ma-d、 飽和控制單元410a-d、組合單元41加-(1、比較電壓418a-d、載波生成單元416a-d、作為多個(gè)相間變換單元110a-d的相移元件420a-d、以及多個(gè)電壓轉(zhuǎn)換單元lOh-d。因此，磁化電流確定單元4(Ma_d中的每一個(gè)適于確定磁化電流im，該磁化電流im 對(duì)應(yīng)于電壓轉(zhuǎn)換單元10加-(1的輸出108a-d之間的差電流
1Cliff (ab)、1Cliff (be)、1Cliff (cd)、1Cliff (da) °
總負(fù)載電流確定單元402適于將由電壓轉(zhuǎn)換單元lOh-d的輸出108a-d輸出的電流ia、ib、 i。、id相加并輸出總負(fù)載電流it。t。一個(gè)幅度總負(fù)載電流控制單元408被布置在幅度總負(fù)載電流誤差確定單元406的下游，并適于將幅度總負(fù)載電流控制信號(hào)輸出至4個(gè)組合單元41加-(1。提供了 4個(gè)飽和控制單元410a_d，它們中的每一個(gè)都適于對(duì)磁化電流idiff(ab)、 !diffCbc)、1Cliff(Cd) Λ 1Cliff(da) 中不同的一個(gè)進(jìn)行操作并輸出要饋送至2個(gè)不同組合單元
的飽和控制信號(hào)。組合單元41加-(1中的每一個(gè)適于對(duì)幅度總負(fù)載電流控制單元408的輸出信號(hào)和飽和控制單元410a-d中的兩個(gè)的飽和控制信號(hào)進(jìn)行操作。例如，組合單元41 適于將幅度總負(fù)載電流控制信號(hào)加到由飽和控制單元410d提供的飽和控制信號(hào)并減去由飽和控制單元410a提供的飽和控制信號(hào)。此外，組合單元412b適于將幅度總負(fù)載電流控制信號(hào)加到由飽和控制單元410a提供的飽和控制信號(hào)并減去由飽和控制單元410b提供的飽和控制信號(hào)。比較單元418a_d中的每一個(gè)都適于對(duì)組合信號(hào)中不同的一個(gè)和由載波生成單元 416a-d生成的載波信號(hào)中不同的一個(gè)進(jìn)行操作。此外，比較單元418a-d中的每一個(gè)都適于輸出被分割為2個(gè)信號(hào)的比較信號(hào)，這2個(gè)信號(hào)之一由相移元件420a-d在將信號(hào)饋送至電壓轉(zhuǎn)換單元10加-(1的開關(guān)104a-d、106a-d之前被相移。參照?qǐng)D6，更詳細(xì)描述圖5所示的飽和控制單元410a。飽和控制單元410a適于對(duì)磁化電流im進(jìn)行操作，該磁化電流im等于由電壓轉(zhuǎn)換單元l(^a、b的輸出108a、b輸出的電流ia、ib的差電流。飽和控制單元410a包括最小值檢測(cè)器602、最大值檢測(cè)器604、用于確定磁化電流的DC偏移值的飽和估計(jì)單元606 (圖3C)、 以及飽和控制信號(hào)生成單元608。最小值檢測(cè)器602、最大值檢測(cè)器604和估計(jì)單元606被布置為彼此并聯(lián)。最小值檢測(cè)單元602適于確定循環(huán)時(shí)間周期內(nèi)磁化電流的最小值。此外， 最大值檢測(cè)單元604適于檢測(cè)循環(huán)時(shí)間周期內(nèi)磁化電流的最大值。信號(hào)生成單元608適于對(duì)檢測(cè)到的最小值、檢測(cè)到的最大值求和并減去經(jīng)過(guò)采樣的DC偏移值。飽和估計(jì)單元606包括用于確定磁化電流的DC偏移值的積分單元610、用于歸一化所確定的DC偏移值的歸一化單元612、以及增益單元614。積分單元610適于在循環(huán)時(shí)間周期上對(duì)磁化電流進(jìn)行積分。歸一化單元612適于對(duì)積分單元610的輸出信號(hào)進(jìn)行操作并關(guān)于循環(huán)時(shí)間周期Tsw歸一化所輸出的積分值。增益單元614被固定為值2，并且，輸出是在將歸一化后的DC偏移值饋送至飽和控制信號(hào)生成單元608之前的歸一化后的積分值。采樣單元616被布置在飽和控制信號(hào)生成單元608的下游，并適于關(guān)于時(shí)間周期對(duì)飽和控制信號(hào)進(jìn)行采樣。參照?qǐng)D7A至7D，將說(shuō)明飽和控制單元410a的操作。最小值702和最大值704由最小值和最大值檢測(cè)器602、604根據(jù)磁化電流706的波形來(lái)確定，并被饋送至飽和控制信號(hào)生成單元608。此外，磁化電流的DC偏移值708是通過(guò)在循環(huán)時(shí)間周期上對(duì)磁化電流 706進(jìn)行積分來(lái)確定的，其中磁化電流706的波形在所述循環(huán)時(shí)間周期中重復(fù)。積分操作的下限和上限710、712對(duì)應(yīng)于循環(huán)時(shí)間周期的起始點(diǎn)710和循環(huán)時(shí)間周期的結(jié)束點(diǎn)712 (圖 7B)。對(duì)所獲得的積分值進(jìn)行歸一化，其中，積分值除以循環(huán)時(shí)間周期的長(zhǎng)度Tsw。此外，歸一化后的積分值乘以因子2 (圖7C)。對(duì)最小值702和最大值704求和，并從該和減去所估
計(jì)的DC偏移值，從而形成信號(hào)Δ ^ψρ)(圖7C)。此外，在獲得DC偏移值之后重置最小值和最大值檢測(cè)單元602、604以及積分單元610。對(duì)所獲得的控制信號(hào)^im (+/.)進(jìn)行采樣 ^mi+i-SlE))并給出所獲得的控制信號(hào)&lm(+/-〉(圖7D)0參照?qǐng)D8A、B，說(shuō)明對(duì)最小值檢測(cè)單元602和最大值檢測(cè)單元604的重置操作。當(dāng)輸出采樣的飽和控制信號(hào)時(shí)，將最小值檢測(cè)單元602和最大值檢測(cè)單元604重置為重置最小值和最大重置值，其中，根據(jù)DC偏移值來(lái)適配重置值的幅度和符號(hào)。圖8A圖示了對(duì)最小值和最大值檢測(cè)單元602、604的不充分重置。磁化電流802示出了正DC偏移值，使得磁化電流802移位至正值并包括高幅度尖峰。最小值檢測(cè)單元602 的值由曲線804指示，并且最大值檢測(cè)單元604的值由曲線806指示。最小和最大重置值 808、810 —致且為零。當(dāng)磁化電流802示出最大值時(shí)重置最小值檢測(cè)單元602，而當(dāng)磁化電流802示出最小值時(shí)重置最大值檢測(cè)單元604。在將最小值檢測(cè)單元602重置為零之前，最小值檢測(cè)單元602能夠正確檢測(cè)到磁化電流802的最小值。然而，在重置操作之后，最小值檢測(cè)單元602并未正確檢測(cè)到其他最小值。最大值檢測(cè)單元604能夠在重置操作之前和之后正確檢測(cè)到磁化電流802的最大值。圖8B圖示了對(duì)最小值和最大值檢測(cè)單元602、604的充分重置。最小重置值808和最大重置值810包括相同幅度，其中，最小重置值808是正的，并且最大重置值810是負(fù)的。 同樣，在磁化電流802示出最大值時(shí)重置最小值檢測(cè)單元602，而在磁化電流802示出最小值時(shí)重置最大值檢測(cè)單元604。由于重置操作，最小值檢測(cè)單元和最大值檢測(cè)單元602、604 二者能夠正確檢測(cè)到磁化電流802的最小值和最大值。參照?qǐng)D9，可以在檢測(cè)到磁化電流902的最小值和最大值之前應(yīng)用對(duì)測(cè)量到的磁化電流902的平滑操作。因此，可以確定時(shí)間窗口 904內(nèi)測(cè)量點(diǎn)的平均值，從而獲得平滑曲線906。因此，測(cè)量到的磁化電流902的背景噪聲可以被較小地影響。在給定的時(shí)間窗口 904中，測(cè)量磁化電流902的多個(gè)N值，以便將測(cè)量到的磁化電流902的平均值計(jì)算為關(guān)于時(shí)間窗口 904內(nèi)測(cè)量點(diǎn)的數(shù)目N和采樣周期Ts (S卩，時(shí)間窗口 904的長(zhǎng)度)歸一化的與時(shí)間有關(guān)的磁化電流的積分。因此，平均的磁化值讀為
^m = ΓΓ^ΖΤΙΝ^ 'lm (0也 N* Ts s
假定切換頻率為2. 5 kHz，那么時(shí)間窗口 904的長(zhǎng)度為大約10 μ s至20 μ So
權(quán)利要求
1.一種用于相間變換單元(llOa-d)的飽和控制單元，其中，所述相間變換單元 (110a-d)包括經(jīng)由磁芯構(gòu)件(114a_d)磁耦合的初級(jí)線圈(112a_d)和次級(jí)線圈(113a_d)， 其中，所述飽和控制單元(410a-d)包括-最小值檢測(cè)單元(602)，用于檢測(cè)所述相間變換單元(llOa-d)的磁化電流(706)的最小值(702)；-最大值檢測(cè)單元(604)，用于檢測(cè)所述磁化電流(706)的最大值(704)；-飽和估計(jì)單元(606)，用于估計(jì)所述磁化電流(802)的偏移值；以及-飽和控制信號(hào)生成單元(608)，用于基于檢測(cè)到的最小值(702)、檢測(cè)到的最大值 (704)和估計(jì)出的偏移值來(lái)生成針對(duì)所述相間變換單元(llOa-d)的飽和控制信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飽和控制單元，其中，所述飽和估計(jì)單元(606)包括用于輸出所述磁化電流(706 )的積分值的積分單元(610)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的飽和控制單元，其中，所述飽和估計(jì)單元(606)包括用于關(guān)于循環(huán)時(shí)間周期的長(zhǎng)度來(lái)歸一化所述積分值的歸一化單元(612)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的飽和控制單元，其中，所述飽和估計(jì)單元(606)包括用于使歸一化后的積分值增益的增益單元(614)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的飽和控制單元，還包括用于對(duì)所述飽和控制信號(hào)進(jìn)行采樣并用于輸出采樣后的飽和控制信號(hào)的采樣單元(616 )。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的飽和控制單元，其中，所述最小值檢測(cè)單元 (602)適于被重置為最小重置值(808)，并且，所述最大值檢測(cè)單元(604)適于被重置為最大重置值(810)。
7.一種用于電壓轉(zhuǎn)換器件(100)的PWM控制設(shè)備，所述電壓轉(zhuǎn)換器件(100)包括彼此并聯(lián)電連接的多個(gè)電壓轉(zhuǎn)換單元(102a-d)以及多個(gè)相間變換單元(llOa-d)，其中，所述相間變換單元(llOa-d)中的每一個(gè)包括經(jīng)由磁芯構(gòu)件(114a_d)磁耦合的初級(jí)線圈(112a_d) 和次級(jí)線圈(113a_d)，其中，所述相間變換單元(llOa-d)中的每一個(gè)的初級(jí)線圈(112a_d) 電連接至所述相間變換單元(llOa-d)中的另一個(gè)的次級(jí)線圈(113a-d)，其中，所述設(shè)備 (400、500)包括-至少一個(gè)磁化電流確定單元(404a-d)，其中，所述磁化電流確定單元(404a-d)中的每一個(gè)適于確定所述相間變換單元(llOa-d)中不同的一個(gè)相間變換單元的磁化電流；以及-根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的至少一個(gè)飽和控制單元(410a-d)，其中，所述飽和控制單元(410a-d)中的每一個(gè)適于對(duì)所述磁化電流中不同的一個(gè)磁化電流進(jìn)行操作并適于輸出針對(duì)所述相間變換單元(llOa-d)之一的飽和控制信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中，針對(duì)所述相間變換單元(llOa-d)之一提供一個(gè)磁化電流確定單元(404a-d)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的設(shè)備，其中，所述磁化電流確定單元(404a-d)中的每一個(gè)適于確定所述電壓轉(zhuǎn)換單元(102a-d)中的一個(gè)的電流與所述電壓轉(zhuǎn)換單元(102a-d)中的另一個(gè) 的電流之間的差電流，其中，所述飽和控制單元(410a-d)中的每一個(gè)適于輸出針對(duì)所述電壓轉(zhuǎn)換單元(102a-d)中的一個(gè)和所述電壓轉(zhuǎn)換單元(102a-d)中的另一個(gè)的飽和控制信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7至9中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，還包括信號(hào)組合單元(412a-d)，其中， 所述信號(hào)組合單元(412a_d)中的每一個(gè)都適于將所述飽和控制單元(410a-d)中的一個(gè)的飽和控制信號(hào)與所述飽和控制單元(410a-d)中的另一個(gè)的飽和控制信號(hào)進(jìn)行組合，并適于輸出針對(duì)所述相間變換單元(llOa-d)之一的組合信號(hào)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中，所述飽和控制單元(410a-d)中的一個(gè)的飽和控制信號(hào)與所述飽和控制單元(410a-d)中的另一個(gè)的飽和控制單元的信號(hào)組合包括信號(hào)相減。
12.根據(jù)權(quán)利要求7至11中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，還包括比較單元(418a-d)，其中，所述比較單元(418a-d)中的每一個(gè)適于將參考信號(hào)與組合信號(hào)中不同的一個(gè)進(jìn)行比較，并輸出針對(duì)所述相間變換單元(110a-d)之一的比較信號(hào)。
13.根據(jù)權(quán)利要求7至12中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，還包括幅度總負(fù)載電流控制單元 (408)，其適于對(duì)幅度總負(fù)載電流進(jìn)行操作并適于向所述組合單元(412a-d)中的每一個(gè)輸出幅度總負(fù)載電流控制信號(hào)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，還包括總負(fù)載電流確定單元(402)，其適于基于所述電壓轉(zhuǎn)換單元(108a-d)的負(fù)載電流來(lái)確定總負(fù)載電流，并適于輸出總負(fù)載電流；以及幅度總負(fù)載電流確定單元(406)，其適于確定參考總負(fù)載電流與所述總負(fù)載電流之間的差，并適于輸出所述幅度總負(fù)載電流。
全文摘要
提供了一種用于相間變換單元(110a-d)的飽和控制單元，其中，所述相間變換單元(110a-d)包括經(jīng)由磁芯構(gòu)件(114a-d)磁耦合的初級(jí)線圈(112a-d)和次級(jí)線圈(113a-d)，其中，所述飽和控制單元(410a-d)包括最小值檢測(cè)單元(602)，用于檢測(cè)所述相間變換單元(110a-d)的磁化電流(706)的最小值(702)；最大值檢測(cè)單元(604)，用于檢測(cè)所述磁化電流(706)的最大值(704)；飽和估計(jì)單元(606)，用于估計(jì)所述磁化電流(706)的偏移值；以及飽和控制信號(hào)生成單元(608)，用于基于檢測(cè)到的最小值(702)、檢測(cè)到的最大值(704)和估計(jì)出的偏移值來(lái)生成針對(duì)所述相間變換單元(110a-d)的飽和控制信號(hào)。
文檔編號(hào)H02M7/5387GK102422520SQ200980159143
公開日2012年4月18日 申請(qǐng)日期2009年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月7日
發(fā)明者孫德瓦爾 J., 瓊斯 R. 申請(qǐng)人:西門子公司